Geon Hui Lee;Jae Hyun Park;Kyung Jin Jung;Sung-Man Kang;Seung-Kyu Choi;Jeong Min Woo
Journal of Wind Energy
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v.14
no.4
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pp.50-56
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2023
With the abnormal weather phenomena caused by global warming, the frequency and intensity of lightning strikes are increasing, and lightning accidents are becoming one of the biggest causes of failures and accidents in offshore wind turbines. In order to secure generator operation reliability, effective and practical measures are needed to reduce lightning damage. Because offshore wind turbines are tall structures installed at sea, the possibility of direct lightning strikes is very high compared to other structures, and the role of surge protection devices to minimize damage to the electrical and electronic circuits inside the wind turbine is very important. In this study, a varistor, which is a key element for a class 1 surge protection device for direct lightning protection, was developed. The current density was improved by changing the varistor composition, and the distance between the electrode located on the varistor surface and the edge of the varistor was optimized through a simulation program to improve the fabrication process. Considering the combined effects of heat distribution, electric field distribution, and current density on the optimized varistor surface, silver electrodes were formed with a gap of 0.5 mm. The varistor developed in this study was confirmed to have an energy tolerance of 10/350 ㎲, 50kA, which is a representative direct lightning current waveform, and good protection characteristics with a limiting voltage of 2 kV or less.
Kim, Seok-Sou;Choi, Ike-Sun;Park, Tae-Gon;Cho, I-Gon;Park, Choon-Hyun
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.17
no.6
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pp.683-689
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2004
The microstructure and electrical characteristics of A ∼ C's ZnO varistors fabricated according to variable sintering condition, which sintering temperature was 1130 $^{\circ}C$ and speeds of pusher were A: 2 mm/min, B: 4 mm/min, C: 6 mm/min, respectively, were investigated. The experimental results obtained from this study were summarized as follows: The sintering density of A ∼C's ZnO varistors sintered at 1130 $^{\circ}C$ were decreased by sintering keep time to shorten, such as A: 9hour, B: 4.5hour and C: 3hour. A's ZnO varistor exhibited good densification nearly 98 % of theory density. In the microstructure, A∼C's ZnO varistors fabricated variable sintering condition was consisted of ZnO grain(ZnO), spinel phase(Z $n_{2.33}$S $b_{0.67}$$O_4$), Bi-rich phasc(B $i_2$$O_3$), wholly. Varistor voltage of A∼C's ZnO varistors sintered at 1130 $^{\circ}C$ increased in order A
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.58
no.4
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pp.490-494
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2009
In this paper, how the temperature of a varistor changes when $10/350{\mu}s$ surge currents and/or DC leakage currents are applied on it, respectively, are investigated. The temperature change in varistor is related with injection energy and leakage current. which is the integration of power in time. By the surge current test, we found that the temperature jump is proportional to the level of surge current with slant 52.535 and has no relation with the ambient temperature. And by the DC leakage current test, the difference in temperatures between varistor and ambient is proportional to the magnitude of leakage current. The slope of measured line(the temperature difference vs. the leakage current) shows alteration around $100{\mu}A$. The varistors can not be used more than $100{\mu}A$ region any more. From the above experimental results, we can conclude that data of the surge current test and also those of DC leakage current test can predict the performance of varistors of which the surge protective devices are made.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2006.11a
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pp.203-204
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2006
Nano-Varistors fabricated with ZnO 30nm and 80nm powders were studied about the electrical characteristics with AC accelerated degradation in this paper Especially, ZnO nano-powder varistors were sintered m air at $1050^{\circ}C$ and analyzed the phenomenons of before and after AC degradation test. The stress conditions of AC degradation test were $1.0V_{1mA}$$115{\pm}2^{\circ}C$ for 24h. 80nm-varistor was exhibited better performance than 30nm-varistor m the electrical stabilities. And then 80nm-varistor resulted m the degradation characteristics that the variation rate of operating voltage, nonlinear coefficient and leakage current was -0 3%, -0 4% and -3 3%, respectively.
O, Su-Hong;Gi, Hyeon-Cheol;Jang, Dong-Hwan;Hong, Gyeong-Jin;Kim, Tae-Seong
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2000.05b
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pp.185-189
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2000
ZnO varistor has many merits as compared with SiC varistor. But, because of leakage current and non-linear coefficient, it has unstable function properties. For the purpose of improvement of ZnO varistor properties, ZnO varistor is studied according to sintering condition and mixing condition. ZnO varistor, $ZnO-Bi_2O_2-Y_2O_3-MnO-Cr_2O_3-Sb_2O_3$ series, is fabricated with $Sb_2O_3$ mol ratio(0.5-4[mol%]) and sintered at $1250[^{\circ}C]$ In accordance with $Sb_2O_3$ mol ratio and sintering temperature, grain size and non-linear coefficient are measured. The specimen, $Sb_2O_3$ mol ratio is 1[mol%], has small grain size. It has best properties because of its liquid phase shape. When $Sb_2O_3$ mol ratio is 1[mol%], grain size is decreased.
Kim, Woo-Hyun;Hwang, Seong-Cheol;Wang, Guoming;Kil, Gyung-Suk;Ahn, Chang-Hwan
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.30
no.12
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pp.817-821
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2017
As a ZnO varistor is subjected to electrical and environmental stresses, it degrades gradually, which may result in power interruption by short circuit. This study investigates changes in the electrical characteristics of ZnO varistors due to deterioration owing to energy absorption, and determines the optimal parameters for on-line diagnosis of the varistor. Two types of varistors were used for an accelerated aging experiment involving the application of the $8/20{\mu}s$ standard lightning impulse current. The electrical characteristics in terms of the reference voltage, total leakage current, resistive leakage current, and third-harmonic component of the total leakage current were measured, and their change rates were analyzed. The results revealed that the total leakage current increased slightly with an increase in the varistor absorbed energy, while the resistive leakage current and the third-harmonic component increased apparently. Therefore, the third-harmonic component of the total leakage current was proposed as the optimal parameter for on-line monitoring of ZnO varistor conditions.
ZnO varistor based on ZnO-Bi2O3-Co3O4-MnCO3-Cr2-O3-Sb2O3 system with Sb2O3 contents were studied for grain size variation and microstructure properties. The composition of pure ZnO varistor was observed composition was inhibited owing to formation of Zn7Sb2O12 spinel phase and did not observed abnrmal grain growth. With Sb2O3 contents, the grain sizes of ZnO varistor were remarkably decreased and the microstructure had the distribution of dense and homogeneous grains.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.07a
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pp.110-113
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2004
ZnO varistor ceramics which were fabricated with variation of added of $0.5{\sim}1.0mol%\;Co_3O_4$ sintered at $1150^{\circ}C$. In the specimen added $0.7mol%\;Co_3O_4$, sintered density was $6.03g/cm^3$ and electrical peoperties were superior to any other components. The nonlinear coefficient a was 83, and clamping voltage ratio was 1.35. But, endurence surge current in the specimen added $0.5mol%\;Co_3O_4$ was $7000A/cm^2$, and deviation of varistor voltage was ${\Delta}-3.23%$. As P.C.T and T.C.T environment test were succeed in all specimens, and deviation of varistor voltage in the specimen added $0.6mol%\;Co_3O_4$ was ${\Delta}-0.81%$. All specimens showed a good leakage current property in the High Temperature Continuous Load Test for 1000hr, at $85^{\circ}C$, and variation rate of the varistor voltage was ${\Delta}-2%$.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.17
no.11
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pp.1186-1191
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2004
ZnO varistor ceramics which were fabricated with variation of added of 0.5~1.0 mol% Co$_3$O$_4$, were sintered at 1150 $^{\circ}C$. In the specimen added 0.7 mol% Co$_3$O$_4$, sintered density was 6.03 g/㎤ and electrical properties were superior to any other compositions. The nonlinear coefficient a and clamping voltage ratio were 83 and 1.35, respectively. But, endurance surge current in the specimen added 0.5 mol% Co$_3$O$_4$ was 7000 A/$\textrm{cm}^2$, and deviation of varistor voltage was Δ-3.23 %. As P.C.T and T.C.T environmental test were succeed in all specimens, and deviation of varistor voltage in the specimen added 0.6 mol% Co$_3$O$_4$ was Δ-0.81 %. All specimens showed good leakage current property on the High Temperature Continuous Load Test(HTCLT) for 1000 hr at 85 $^{\circ}C$ and variation rate of the varistor voltage below Δ-2.0 %.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.11
no.11
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pp.969-974
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1998
The effects of $La_2O_3$on the microstructure and electrical characteristics of Pr-based ZnO varistors were investigated. The average grain size increased in the range of 21.9~56.3$\mu$ m with increasing $La_2O_3$additive content(0.0~2.0 mol%). La was, of course grain boundary, largely segregated at the nodal point. As $La_2O_3$additive content increases, threshold voltage and nonlinear coefficient decreased and leakage current increased. In particular, 2.0 mol% $La_2O_3$-added varistor exhibited low threshold voltage 17.0V/mm and nonlinear coefficient of about 6. Based on these results, this varistor can be said to be used as low-voltage varistor, if nonlinear coefficient is somewhat improved forward.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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